Sub-1-volt, optically readable active Tamm plasmon resonators for free-space multispectral image processing

Abstract

고급 시각 데이터 처리에 대한 수요가 증가함에 따라, 전력 소비, 적응성, 대용량 시각 데이터 처리 능력 측면에서 새로운 컴퓨팅 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 광 컴퓨팅은 고대역폭 광통신과 국소적 정보 처리를 통합함으로써, 처리 속도와 에너지 효 율 측면에서 상당한 향상을 제공한다. 그러나 이러한 진보에도 불구하고, 멀티스펙트럼 데이터에서의 노이즈 제거, 스펙트럼 필터링, 대비 향상과 같은 과제를 해결하기 위한 추가적인 기술 개발이 요구된다. 본 연구에서는 1V 이하의 구동 전압으로 작동하는 능 동형 Tamm 플라스몬 공명기를 활용하여 높은 적응성을 갖춘 멀티스펙트럼 영상 처리 시스템을 개발하는 데 중점을 두었다. 이 구조는 이론적으로 99프로에 달하는 높은 변 조 깊이와 PEDOT:PSS의 장기적이고 비휘발성 메모리 특성을 결합함으로써, 연속적인 전기펄스입력하에서도 256단계의시냅스상태를안정적으로구현할수있음을확인하 였다. 이러한 제어 가능성은 노이즈 감소뿐만 아니라 고성능 스펙트럼 필터링 및 시각적 대비 향상에도 기여함으로써, 광 컴퓨팅 기술에서의 실용성 및 성능을 향상시킨다. 제안 된 고적응형 멀티스펙트럼 영상 처리 시스템은 복잡한 영상 처리 작업에 특화되어 보다 효율적이고 확장이 가능한 반응성 높은 차세대 광기반 기술로서의 가능성을 보여준다.|The growing requirement for advanced visual data processing highlights the need for computing systems in terms of power consumption, adaptability, and handling large volumes of visual data. Optical computing integrates high bandwidth optical communi- cation with localized information processing, offering substantial improvements in pro- cessing speed and energy efficiency. Despite these advancements, further development is needed to address difficulties related to denoising, spectral filtering, and contrast improvement in multispectral data. Here, we focus on developing a highly adaptable multispectral image processing by utilizing active Tamm plasmon resonators operating under sub-1 volt conditions. By combining the high modulation depth, theoretically reaching 99%, with the long-term and non-volatile memory properties of PEDOT:PSS, the stability of 256 synaptic states is demonstrated under continuous electrical pulse inputs. This tunability not only improves noise reduction but also facilitates high- performance spectral filtering and visual contrast in optical computing technologies. A highly adaptable multispectral image processing system shows promise for more effi- cient, scalable, and responsive technologies tailored to the complex image processing task.